Doutora Teresa Pimenta Doutora Teresa Sena Esteves Novembro de 2015
Daniela Sofia Machado dos Santos Cardoso
Impacto do funcionamento do sistema AVAC nos Consumos Específicos de
Energia no fabrico de Massas
Mestrado em Engenharia Química - Otimização Energética na Indústria Química
Impacto do funcionamento do sistema AVAC nos Consumos Específicos de Energia no
fabrico de Massas
Dissertação/Estágio
Daniela Cardoso
Orientador na Cerealis: Eng. José Carlos Gândara
Orientadoras no ISEP: Doutora Teresa Sena Esteves Doutora Teresa Pimenta
Porto, 20 de Novembro de 2015
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Agradecimentos
Os meus primeiros agradecimentos dirigem-se à empresa Cerealis Produtos Alimentares S.A. por me ter proporcionado a oportunidade da realização deste estágio, assim como a forma como me recebeu e acolheu, tendo para isso disponibilizado todos os meios necessários para o seu sucesso.
Um agradecimento especial ao Engenheiro José Carlos Gândara por todo o tempo despendido, pelo auxílio prestado e pela compreensão e orientação, fundamentais para que conseguisse desempenhar um bom trabalho.
Ao Engenheiro Orlando Rodrigues pelas inúmeras explicações, essenciais para que conseguisse compreender melhor alguns aspetos do meu trabalho e esclarecer dúvidas que iam surgindo.
A todos os trabalhadores da Cerealis pela simpatia, acolhimento e disponibilidade que demonstraram, tendo sido imprescindíveis à minha integração.
Gostaria ainda de agradecer à Doutora Olga Castro e ao Engenheiro Joaquim Monteiro do Laboratório de AVAC do Departamento de Engenharia Mecânica do Instituto Superior de Engenharia do Porto pela disponibilização do equipamento necessário para a concretização do trabalho e ainda pela prontidão em ajudar no que fosse necessário.
Às Doutoras Teresa Sena Esteve e Teresa Pimenta, do Instituto Superior de Engenharia do Porto, pelo acompanhamento ao longo destes meses, pela prontidão em clarificar todas as dúvidas e pelo auxílio prestado na elaboração deste relatório.
Por último gostaria de fazer um agradecimento geral a todos os envolvidos neste trabalho por me terem proporcionado esta magnífica experiência que me acompanhará para sempre.
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Sumário
O estágio descrito por este relatório efetuou-se na fábrica Massas 1 da empresa Cerealis Produtos Alimentares S.A., situada em Águas Santas e teve como principal objetivo o estudo do impacto energético da instalação de um sistema de Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (AVAC) nos Consumos Específicos de Energia (CEE) da fábrica.
Com o intuito de promover a familiarização com o ambiente da empresa e com o próprio processo produtivo efetuaram-se várias visitas à fábrica Massas 1.
Acompanhou-se a produção diária realizada e o funcionamento do equipamento, e pôde-se questionar os colaboradores da fábrica sobre o processo.
Ao longo do tempo de estágio recolheram-se vários dados, nomeadamente valores de temperatura e de humidade relativa do ar da fábrica, consumos de energia elétrica e de gás natural, volumes de produção e dados relativos à qualidade da massa.
Relativamente ao CEE, fez-se uma comparação entre quatro meses abrangidos pelo presente trabalho, nos quais o novo sistema AVAC já se encontrava em funcionamento, e os meses homólogos do ano anterior. Confrontando os valores obtidos verificou-se uma diminuição de 2,6% no valor global de CEE, apresentando este um valor de 82,51 kgep/ton até ao mês de Setembro do presente ano. Analisando os valores de CEE da energia elétrica e do gás natural separadamente, constatou-se igualmente uma diminuição dos seus valores em 1,4% e 4,2%, respetivamente.
Efetuou-se também uma comparação entre o antigo e o novo sistema AVAC no que respeita às condições de temperatura e de humidade do ar interior da fábrica. Para isso efetuaram-se medições de temperatura e de humidade relativa do ar interior da fábrica, tendo-se concluído que após a instalação do novo AVAC ocorreu uma diminuição da temperatura e um aumento da humidade relativa do ar, tal como desejado. Antes da instalação do novo AVAC a gama de temperaturas no interior da fábrica era de 32,4°C a 39,7°C e a gama de humidades de 39,7% a 58,6%. Já depois da instalação, a gama de temperaturas e de humidades passou a ser de 26,6°C a 33,5°C e de 45,8% a 59,1%, respetivamente
Realizou-se ainda uma comparação relativa à qualidade do produto final, tendo- se para isso analisado ensaios de cozedura e de teor de humidade. Desta comparação, concluiu-se que de uma forma geral houve um aumento dos teores de humidade dos diferentes tipos de massa, encontrando-se agora uma maior percentagem dentro da gama de valores pretendida que se situa entre os 11,5% e os 12,5%.
Palavras-Chave: AVAC, CEE, Temperatura, Humidade
iii
Abstract
The internship described in this report was made in the factory Massas 1 of the company Cerealis Productos Alimentares SA, located in Águas Santas, aimed to study the energy impact of installing a Heating, Ventilation and Air Conditioning (HVAC) system in Specific Energy Consumption (SEC) of the factory.
In order to promote familiarity with the business environment and the productive process itself there were made several visits to the factory Massas 1. There, it was possible to follow up the daily production performed and able to see firsthand the operation of the equipment, as well as questioning factory employees about the process.
During the internship time, data was collected from the equipment and products, such as values of temperature and relative humidity of the plant, electricity and natural gas consumption, production volumes and pasta quality.
Relative to the EEC, it was made a comparison between the four months covered by this work, in which the new HVAC system was already in operation, and the same months of the previous year. Comparing the values there was a decrease of 2.6%
regarding the global EEC, with a value of 82.51 kgoe / ton up to September of this year.
Analyzing the EEC values of electricity and natural gas separately, there was also a decrease in their values of 1.4% and 4.2%, respectively.
It was also held a comparison between the old and the new HVAC system with regard to conditions of temperature and humidity inside the factory. For this, there were made readings of the temperature and relative humidity of the air inside the factory, it was reached the concluison that after the installation of the new HVAC occurred a decrease in temperature and an increase in relative humidity such as desired. Before installation of the new HVAC the temperature range inside the factory was from 32.4 ° C to 39.7 ° C and humidity range from 39.7% to 58.6%. Since it´s installation the range of temperatures and humidities was increased to 26.6 ° C to 33.5 ° C and 45.8% and 59.1%, respectively.
It was also made a comparison on the quality of the final product, analyzing the baking tests and moisture content. From this comparison, it was concluded that in general there was an increase in humidity content of the different types of dough, and now i tis in a greater percentage within the range of desired values.
Keywords: HVAC, SEC, Temperature, Humidity
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Índice
1. Introdução ... 1
1.1. Cerealis ... 1
1.2. Centro de Produção da Maia ... 3
1.2.1. Semolaria... 4
1.2.2. Fábrica de bolachas ... 4
1.2.3. Fábricas de massas ... 4
1.3. Produção na fábrica Massas 1 ... 5
1.4. Fábrica Massas 1 ... 8
1.4.1. Sistemas de aquecimento ... 8
1.4.2. Sistema de ventilação ... 9
1.5. Processo de secagem ... 9
1.6. Sistema AVAC... 11
1.6.1. Funcionamento ... 12
1.6.2. Equipamentos Constituintes ... 13
1.7. Consumo Específico... 15
1.8. Projeto do novo sistema AVAC ... 18
1.8.1. Caracterização das condições climatéricas ... 18
1.8.2. Características térmicas da envolvente ... 20
1.8.3. Definição do caudal de ar a insuflar ... 21
1.8.4. Definição do caudal mínimo de ar novo do sistema ... 21
1.9. Organização da Tese ... 24
2. Consumo Específico de Energia (CEE) na fábrica Massas 1 ... 25
3. Medições de temperatura e de humidade do ar ... 29
3.1 Equipamento de medição ... 29
3.2. Locais de medição ... 30
3.3. Resultados das medições antes da instalação do novo sistema AVAC ... 32
3.4. Resultados das medições após a instalação do novo sistema AVAC ... 34
3.5. Confronto dos resultados obtidos antes e após a instalação do novo AVAC .... 36
4. Qualidade do produto ... 39
4.1. Ensaios de cozedura ... 39
4.2. Teor de humidade ... 39
5. Conclusões e sugestões para trabalhos futuros ... 43
6. Bibliografia ... 45
ANEXOS ... 47
v Anexo A – Determinação dos consumos mensais de energia elétrica e de gás
natural da fábrica Massas 1 ... 49 Anexo A.1 – Exemplo da determinação dos consumos mensais de energia elétrica para o mês de Julho de 2015... 49 Anexo A.2 – Exemplo da determinação dos consumos mensais de gás natural para o mês de Julho de 2015... 52 Anexo B – Medições de temperatura e de humidade relativa do ar antes e depois da instalação do novo sistema AVAC ... 54 Anexo C – Resultados dos ensaios de cozedura e do teor de humidade ... 58
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Índice de Figuras
Figura 1 - Organograma da Cerealis [1] ... 1
Figura 2 - Marcas da Cerealis [5] ... 2
Figura 3 - Centros de produção da Cerealis [6] ... 3
Figura 4 - Esquema do processo produtivo das massas [2] ... 7
Figura 5 - Planta da área de produção da fábrica Massas 1 ... 8
Figura 6 - Esquema representativo de um sistema AVAC [9]... 14
Figura 7 - Valores máximos e mínimos de temperatura e humidade ocorridos em cada mês ... 18
Figura 8 - Número de horas com temperaturas superiores às temperaturas de bolbo húmido (Twb) ... 19
Figura 9 - Condições exteriores versus condições interiores ... 20
Figura 10 – Planta da fábrica Massas 1 com o novo sistema AVAC implementado ... 22
Figura 11 - Esquema representativo de uma UTA do novo sistema AVAC ... 23
Figura 12 - Equipamentos utilizados nas medições realizadas ... 30
Figura 13 - Planta da nave de produção com os pontos de medição assinalados ... 31
Figura 14 - Valores de temperatura média nos 21 pontos de medição antes e depois do novo sistema AVAC... 36
Figura 15 - Valores de humidade relativa média nos 21 pontos de medição antes e depois do novo sistema AVAC ... 37
Figura 16 – Percentagem de análises com humidades dentro das três gamas referidas ... 41
Figura A.1.1 – Parte do ficheiro Excel elaborado pelos serviços técnicos com os consumos de energia elétrica do mês de Julho de 2015 ……….49
Figura A.1.2 – Exemplo de cálculo do consumo total de energia elétrica da fábrica Massas 1 para o mês de Julho de 2015 através da folha de Excel criada ……….51
Figura A.2.1 - Parte do ficheiro Excel elaborado pelos serviços técnicos com os consumos de gás natural do mês de Julho de 2015 ………52
Figura A.2.2 - Exemplo de cálculo do consumo total de gás natural da fábrica Massas 1 para o mês de Julho de 2015 através da folha de Excel criada ……….53
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Índice de Tabelas
Tabela 1 - Metas e objetivo de CEE para a fábrica Massas 1 ... 17 Tabela 2 – Valores de potência térmica dissipada na nave de produção ... 20 Tabela 3 – Valores de CEE calculados para o ano de 2014 e de 2015 ... 26 Tabela 4 - Consumos de energia elétrica e CEE das linhas de produção e do sistema AVAC ... 27 Tabela 5 - Consumos de gás natural e valores de CEE correspondentes ... 28 Tabela 6 – Resultados globais obtidos nas medições de temperatura e humidade relativa do ar antes da instalação do novo sistema AVAC ... 33 Tabela 7 - Resultados globais obtidos nas medições de temperatura e humidade relativa do ar depois da instalação do novo sistema AVAC ... 35 Tabela 8 - Humidade relativa média para diferentes tipos de massa, antes e depois do novo sistema AVAC... 42 Tabela A.1.1 – Consumos de energia elétrica por centro de custo de áreas de produção respetivas ………..50 Tabela B.1. – Valores de temperatura obtidos nas medições efetuadas antes da instalação do novo sistema AVAC ……….54 Tabela B.2. – Valores de humidade relativa obtidos nas medições efetuadas antes da instalação do novo sistema AVAC ……….55 Tabela B.3. – Valores de temperatura obtidos nas medições efetuadas depois da instalação do novo sistema AVAC ………..56 Tabela B.4. – Valores de humidade relativa obtidos nas medições efetuadas depois da instalação do novo sistema AVAC ………57 Tabela C.1. – Valores obtidos nos ensaios de cozedura realizados antes da instalação do novo sistema AVAC ………..58 Tabela C.2. – Valores obtidos nos ensaios de cozedura realizados depois da instalação do novo sistema AVAC ………..60
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Acrónimos
ARCE - Acordos de Racionalização
ASHARE – American Society of Heating Refrigerating and Air-conditioning Engineers
AVAC – Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado CEE – Consumo Específico de Energia
CIE – Consumidora Intensiva de Energia DGEG – Direcção-Geral de Energia e Geologia IC – Intensidade Carbónica
IE – Intensidade Energética
PNALE – Plano Nacional de Atribuição de Licenças de Emissão de CO2
PREn – Plano de Racionalização dos Consumos de Energia SGCIE – Sistema de Gestão dos Consumos Intensivos de Energia UTA – Unidade de Tratamento de Ar
UTAN – Unidade de Tratamento de Ar Novo
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1. Introdução
O trabalho a que este documento se refere foi desenvolvido na fábrica Massas 1, da empresa Cerealis Produtos Alimentares S.A., sediada em Águas Santas. O seu principal objetivo consistiu no estudo do impacto energético da instalação de um sistema de Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (AVAC) na fábrica. A necessidade de instalação deste sistema surgiu para que fosse possível obter-se uma maior estabilização e controlo das variáveis de processo, nomeadamente, temperatura e humidade. O antigo sistema AVAC já não respondia no cumprimento das condições requeridas ao processo de produção e apresentava sinais evidentes de degradação, daí a necessidade de uma solução para o tratamento do ar da nave de produção.
O processo de fabrico das massas utiliza água quente a temperaturas na ordem dos 137°C e uma pressão de 4,5 bar. Ao longo deste processo verificam-se inúmeras perdas de calor provenientes dos equipamentos, dos produtos e das tubagens. Para além disso existe ainda um deficiente sistema de ventilação de ar na fábrica. Todos estes fatores levam a que haja uma oscilação de temperatura e de humidade do ar no interior da fábrica que não é desejável.
Com o intuito de combater as problemáticas apontadas e alcançar uma maior e melhor estabilidade no controlo das variáveis do processo de fabrico das diferentes linhas, bem como melhorar o ambiente de trabalho dos operadores, instalou-se na fábrica Massas 1 um novo sistema AVAC. Apesar das vantagens que se esperam obter com a instalação deste sistema, pensa-se que este causará um agravamento no Consumo Específico de Energia gerado pelo seu funcionamento. Destes fatores surge então a necessidade da elaboração deste trabalho, para que se contabilize o impacto energético da instalação do novo AVAC.
1.1. Cerealis
A Cerealis é uma empresa portuguesa do setor alimentar com sede em Águas Santas, Maia. Foi fundada em 1919 como Amorim, Lage, LDA. Atualmente, a Cerealis divide-se em 4 áreas principais (Figura 1) que se designam por Cerealis SGPS, Cerealis Produtos Alimentares, Cerealis Moagens e Cerealis Internacional.
Figura 1 - Organograma da Cerealis [1]
2 A Cerealis SGPS, S.A. é responsável pela gestão das participações sociais do Grupo Cerealis, prestando-lhe, entre outros serviços, apoio nas áreas jurídicas, sociais e financeiras [1].
A Cerealis – Produtos Alimentares, S.A. produz e comercializa produtos destinados ao consumidor final, nomeadamente massas alimentícias, bolachas, cereais de pequeno- almoço, farinhas de usos culinários e produtos refrigerados [2].
A Cerealis – Moagens, S.A. produz-se e comercializa-se farinhas de trigo, centeio, compostas e mistura [3].
Já a Cerealis Internacional – Comércio de Cereais e Derivados, S.A. assegura a compra de cereais para a sua transformação nas empresas do Grupo e a exportação dos seus produtos [4].
O Grupo Cerealis transforma anualmente cerca de 400 000 toneladas de cereais e possui uma faturação de 200 milhões de euros, sendo por isso um dos grupos portugueses agroalimentares mais importantes. Os produtos da Cerealis são comercializados nos 5 continentes. Com uma carteira de clientes superior a 3 000 empresas, a Cerealis é líder de mercado nos setores das massas alimentícias, farinhas para usos culinários, farinhas industriais e produtos refrigerados [1].
As marcas comercializadas pela Cerealis são diversas e encontram-se representadas na Figura 2.
Figura 2 - Marcas da Cerealis [5]
3 Cada uma das marcas é responsável pela comercialização de diferentes tipos de produtos, como se descreve de seguida:
Milaneza foi lançada em 1933 e atualmente oferece uma enorme variedade de produtos nos segmentos das massas secas e frescas, pizas e refeições preparadas.
Nacional comercializa massas, cereais de pequeno-almoço, farinhas e bolachas.
Concordia iniciou a atividade em 1943 e é líder na produção de farinhas de centeio.
Harmonia dedica-se à moagem de cereais para a indústria de panificação desde 1890.
BIG está presente no mercado africano e comercializa massas alimentícias e farinhas para a indústria de panificação e pastelaria.
Familiar Amiga dedica-se à comercialização de massas alimentícias [5].
Os centros de produção da Cerealis encontram-se distribuídos por todo o país, Figura 3.
1.2. Centro de Produção da Maia
O Centro de Produção da Maia tem como principal atividade a produção de massas para alimentação humana. Como atividade complementar produz bolachas e sêmolas de trigo para a produção de massas alimentícias. O centro é constituído por uma semolaria, duas fábricas de produção de massas (Massas 1 e Massas 2) e uma fábrica de produção de bolachas [3].
Figura 3 - Centros de produção da Cerealis [6]
4 1.2.1. Semolaria
A semolaria é responsável pela moagem de todo o trigo que abastece as 2 fábricas de massas e transforma cerca de 370 ton/dia de trigo duro. O trigo duro chega à unidade industrial por camião e é descarregado numa moega. De seguida o trigo é pesado e limpo separando-se deste as impurezas grossas e finas. Posteriormente é conduzido para silos de armazenamento. Quando sai dos silos de armazenamento o cereal passa novamente por uma instalação de limpeza para separar as areias das sementes. O trigo é então humidificado e posto em repouso antes de seguir para a moagem. A moagem é feita em moinhos de rolos estriados que partem o cereal até à granulometria pretendida. À saída dos moinhos, através de gravimetria e ou granulometria, faz-se a separação das frações mais finas das mais grossas. Estas últimas são recicladas para os moinhos para ser efetuada uma nova partição.
Posteriormente a sêmola é enviada por uma conduta para as unidades de produção de massas onde é ensilada. Como o movimento do produto na zona da moagem é feito predominantemente por transporte pneumático, existem equipamentos de separação, como ciclones e filtros de mangas, antes da exaustão do fluxo de ar para a atmosfera [7].
1.2.2. Fábrica de bolachas
A fábrica de bolachas tem 2 linhas de produção com uma capacidade total de cerca de 30 ton/dia. As matérias-primas (farinha, açúcar, glucose e gordura) chegam por camião cisterna e são descarregadas para silos. As matérias subsidiárias (chocolate, aromas, ovo em pó, entre outras) chegam em paletes em camiões isotérmicos ou à temperatura ambiente e são descarregados para o armazém de materiais. Os ingredientes que estão ensilados entram, de acordo com a receita, para a amassadeira, sendo adicionados manualmente os restantes ingredientes (chocolate, aromas, …). Posteriormente as massas são enviadas para as linhas onde é feita a formação da bolacha de acordo com o produto final pretendido. Após a passagem pelos cozedores, as bolachas são embaladas e armazenadas [7].
1.2.3. Fábricas de massas
A fábrica Massas 2 é mais recente tendo começado a sua atividade em 2004. É constituída por 3 linhas de produção com capacidade de 4 ton/h cada, por uma zona de ensilagem, por uma de embalamento e ainda por um armazém que guarda todos os produtos produzidos no complexo da Maia. Das 3 linhas de produção uma produz massas longas e as outras duas massinhas e massas cortadas. A produção total desta fábrica é cerca de 288 ton/dia. A fábrica Massas 1 começou a produção em 1933 e tem 6 linhas de produção, uma zona de ensilagem e uma de embalamento. As linhas A e B (Figura 5) são responsáveis pela produção de massinhas e massas cortadas e têm capacidade para produzir, respetivamente,
5 cerca de 40,8 ton/dia e 36 ton/dia. As Linhas C e E (Figura 5) produzem massas compridas e têm uma capacidade de cerca de 48 ton/dia e 52,8 ton/dia, respetivamente. Nas Linhas F e G (Figura 5) faz-se a produção de massas enroladas sendo a capacidade de produção 12 ton/dia e 8,4 ton/dia, respetivamente. A fábrica de Massas 1 tem uma produção total diária de cerca de 198 ton. Ao todo as duas fábricas de massas produzem perto de 1 milhão de embalagens de massa por dia [7].
O processo de produção de massas é igual para as duas fábricas de massas e encontra- se sumariamente explicado na secção 1.3.
1.3. Produção na fábrica Massas 1
Como foi dito anteriormente, a sêmola é enviada da semolaria para a fábrica de massas através de uma conduta sendo armazenada em silos. Quando uma receita é preparada, a sêmola sai dos silos para a balança por sem fins doseadores e é enviada por gravidade para os silos de abastecimento das linhas. A receita é encaminhada para a centrífuga onde é misturada com água, seguindo posteriormente para a amassadeira dupla onde é feita a hidratação dos produtos da receita. O empasto é enviado para a prensa de vácuo e de seguida para a extrusora. Esta etapa é muito importante pois promove maior hidratação, homogeneização e principalmente a desgaseificação do empasto. O empasto sai da extrusora pressurizado e passa num filtro de malha muito fina e de seguida entra no molde. O processo de moldagem difere para cada família de massas:
na linha das massinhas e massas cortadas, na saída do molde está uma faca que funciona rotativamente;
na linha das massas longas, os fios são levados por canas metálicas e é feito o acerto do comprimento da massa. As “aparas” são encaminhadas para a amassadeira dupla. A máquina formadora de massa é designada por fieira;
na linha das massas enroladas a máquina formadora das enroladas é a meadeira, onde os fios são enrolados e cortados, seguindo depois em tabuleiros para a pré-secagem.
Após a moldagem todas as massas seguem para o processo de secagem.
O processo de secagem da massa também depende da família de massas:
nas linhas de massinhas e massas cortadas (linhas A e B) o processo contempla três etapas: pré-secagem, secagem e estabilização. As duas primeiras etapas ocorrem em dois equipamentos diferentes (1º TCM e 2º TCM) e o transporte da massa de um para o outro é assegurado por elevadores de taças e por transportadores. A pré-secagem (1º TCM) é feita a temperaturas mais elevadas e humidades mais baixas relativamente ao secador e ao estabilizador (2º TCM) que apresentam temperaturas mais baixas e humidades mais
6 elevadas. As temperaturas e o tempo de permanência da massa nestes locais dependem do tipo de massa que está a ser produzido.
nas linhas de massas longas (linhas C e E) existem também três fases: pré-secagem, secagem e estabilização;
nas linhas das massas enroladas (linhas F e G) a secagem ocorre em duas fases:
pré-secagem muito rápida e secagem com ciclos de 17 a 24 horas [7].
A secagem efetua-se com ar interior da fábrica que é ventilado para dentro do secador.
O ar passa por radiadores, que se encontram no interior dos secadores, onde troca calor com a água quente vinda da caldeira. No caso das linhas F e G o ar não passa por radiadores, ou seja, é diretamente introduzido no processo de secagem sem sofrer qualquer alteração de temperatura ou humidade. Esta situação leva a que os tempos de secagem destas duas linhas sejam muito mais elevados. Após o processo de secagem, a massa é encaminhada para um arrefecedor. Nesta etapa, a temperatura baixa de forma gradual. Após este processo, as massas são ensiladas de acordo com as suas características, sendo posteriormente enviadas para a zona de embalamento e armazenadas [7].
7 Na Figura 4 encontra-se representado esquematicamente um processo de produção de massas.
Figura 4 - Esquema do processo produtivo das massas [2]
8
1.4. Fábrica Massas 1
A fábrica Massas 1 é constituída pela sala das caldeiras, sala de lavagem de moldes, zona de produção, zona de ensilagem e zona de embalamento. Este estudo diz respeito apenas à nave de produção (piso 1), que comporta 6 linhas de produção.
Na Figura 5 encontra-se representada a planta da área de produção da fábrica Massas 1, onde é possível observar as seis linhas de produção (A, B, C , E, F e G).
Na nave de produção podem distinguir-se duas zonas (Figura 5) com diferentes alturas, a zona 1 com aproximadamente 8 metros e a zona 2 com aproximadamente 12 metros. A zona 1 corresponde à área com maior concentração de cargas térmicas interiores, pois é a zona onde existe maior concentração de equipamentos com grande libertação de energia térmica, uma vez que possuem um baixo isolamento. O espaço comunica quer com o exterior, quer com espaços interiores, como por exemplo a zona de embalamento, havendo por isso também trocas de cargas térmicas com estes espaços.
1.4.1. Sistemas de aquecimento
O sistema de aquecimento da fábrica está projetado para suprir as necessidades de calor do processo de secagem da massa. O aquecimento é feito através de água quente que sai da caldeira a 4,5 bar e a 137 °C. Ao longo do secador existem várias entradas de ar quente.
Este ar dá entrada nos radiadores que se encontram dentro dos secadores e ocorre aí a troca de calor entre o ar e a água quente. Após o aquecimento o ar é direcionado para a massa e assim se dá o processo de secagem [7].
Figura 5 - Planta da área de produção da fábrica Massas 1
9 A sala das caldeiras é constituída por três caldeiras a gás natural (HA10, HA20 e HA35), dois economizadores, uma purga, um permutador de placas para o aquecimento das águas das unidades de tratamento de ar (UTAs), um pressurizador, um coletor de envio e um de retorno de água sobreaquecida.
A caldeira HA10 tem capacidade para produzir 1 Gcal/h de água quente, a HA20 tem capacidade para 2 Gcal/h e a HA35 tem capacidade para 3,5 Gcal/h.
1.4.2. Sistema de ventilação
Antes da instalação do novo sistema AVAC, existia na fábrica Massas 1 um sistema AVAC com dois sistemas de distribuição de ar. No sistema de menor dimensão, os extratores encontravam-se instalados na parede da fábrica, o que fazia com que fosse pouco eficiente, pois não conseguia extrair o ar mais quente que se encontra no meio e no topo da fábrica.
Assim sendo, era o sistema de distribuição de maior dimensão, só com extratores situados no teto da fabrica, que efetuava praticamente todo o trabalho de ventilação do ar. Contudo, estes sistemas eram insuficientes para dar vazão a todo o ar quente que se liberta na fábrica, o que nos leva à problemática tratada neste trabalho. De referir que após o processo de secagem o ar é retirado através de chaminés para o meio ambiente exterior. Este facto criava outra problemática com o antigo sistema AVAC, pois este não possuía capacidade de repor na fábrica a mesma quantidade de ar que era expulsa pelas chaminés das linhas, criando-se subpressão na fábrica.
1.5. Processo de secagem
As propriedades do ar influenciam diretamente os resultados do processo de secagem, sendo que a temperatura e a humidade são dos parâmetros mais importantes.
Outro fenómeno importante envolvido no processo de secagem é a difusividade. A água a ser eliminada pode-se encontrar apenas na superfície ou também no interior do corpo sólido a ser seco. Se é apenas sobre a superfície, a secagem não depende das propriedades do corpo em questão. Se a água está no interior, o efeito de secagem vai depender de propriedades físicas e químicas do corpo. Isto porque as partículas de água precisam de se deslocar do interior para a superfície, de modo a serem removidas por evaporação. A secagem das massas depende das características do corpo (estrutura, natureza, dimensões, tipo de ligação química que as moléculas de água têm com os outros componentes, etc.).
As condições térmicas do ar utilizado afeta o curso das condições térmicas da massa que está a secar. Ao aumentar / diminuir a humidade relativa do ar podemos aumentar / diminuir a evaporação da água no produto, e como resultado, a sua humidade. O aumento /
10 diminuição da temperatura do ar, terá influência na temperatura do produto, o que permite aumentar / diminuir a difusividade. A combinação das propriedades do ar de secagem aliadas ao tempo de residência do produto na secagem, irá resultar num diagrama de secagem que permita no final uma massa estável (conteúdo interno de humidade no produto uniforme) com uma humidade final máxima de 12,5%.
O primeiro passo, no processo de secagem, ocorre imediatamente depois da massa abandonar a extrusora, com injeção de elevada quantidade de ar para aquecer e secar a parte externa da massa extrudida. Isto acontece em apenas alguns segundos, mas o suficiente para manter o produto solto, evitando que se aglomere.
A pré-secagem permite a redução drástica do teor de humidade do produto em menor tempo do que o exigido por toda a fase de secagem, uma vez que é possível provocar uma rápida evaporação da água a partir da superfície. Esta fase demora entre 40 a 50 minutos, dependendo da capacidade do secador. O teor de humidade varia de 30 a 32%, no início da fase de pré-secagem a 17 a 18%, no final da mesma.
Na secagem as condições estruturais da massa são completamente diferentes das que se tem no início do processo: a capilaridade diminui, assim como os interstícios na estrutura da massa que se tornam mais pequenos, devido à contração do produto ocorrida pela eliminação de água. Como resultado, a velocidade de migração das partículas de água, que permanecem no interior do produto, também é reduzida. A fase de secagem é muito delicada, pois é necessário evitar uma secagem muito rápida e completa, pois poderá levar ao bloqueio da ação capilar da massa (com consequências desastrosas para o produto).
Numa primeira fase, é principalmente o amido que liberta água, pois possui uma capacidade de retenção mais baixa do que o glúten. Como consequência, a concentração de glúten na parte exterior da massa diminui, havendo uma maior concentração nas camadas internas devido ao maior teor de humidade. Nas camadas exteriores do produto, por conseguinte, haverá uma concentração mais elevada de amido. Se este desequilíbrio não for compensado, a estrutura exterior permanece fraca (devido à existência de menos glúten), comprometendo a qualidade final da massa. Quando o teor médio de humidade da massa passa a ser inferior a 21%, o glúten mantém boa mobilidade, por isso, é possível redistribuí- lo por todo o produto antes de este limite ser excedido.
Resumidamente, as considerações mais importantes que se deve reter relativamente ao processo de secagem das massas são:
• A única evaporação ocorre na superfície, que por sua vez deve ser constantemente mantida húmida.
• Se a evaporação é mais rápida do que a migração da água a partir da parte interior do produto para a superfície, esta tem que ser retardada ou parada até que a humidade da superfície seja restaurada.
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• Como a humidade estimula ambas as reações químicas e enzimáticas entre os ingredientes da massa, a qualidade do produto final pode ser danificada, portanto, a pré- secagem deve ser concluída num tempo tão curto quanto possível.
• A secagem tem de ser levada a cabo de tal forma que a água seja extraída sem a geração de tensão e sem exceder o limite de elasticidade do produto. Se isso acontecer, a massa pode ser danificada, em maior ou em menor grau (fissuras, fendas, veios. etc)
• É necessário ter-se em consideração as características das matérias-primas, em especial o teor de proteína e qualidade do glúten.
1.6. Sistema AVAC
Os sistemas de Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado, mais comummente designados pela sigla AVAC, são sistemas que permitem controlar os valores de temperatura, humidade e qualidade do ar interior de um dado edifício, ao longo das quatro estações do ano. Estes três parâmetros dependem dos fatores climáticos externos, da qualidade do ar exterior (ar “fresco”) que entra no edifício, da eficiência do sistema AVAC e das atividades realizadas nas áreas internas. Para atender aos requisitos de qualidade do ar em áreas produtivas, várias funções estão associadas aos sistemas de tratamento de ar, tais como aquecimento, arrefecimento, humidificação, renovação, filtragem, ventilação e desumidificação. Os sistemas podem ainda incluir outras funções, tal como a de pressurização do ar no interior de determinado espaço [8,9].
Os problemas existentes muitas vezes nas instalações de sistemas AVAC resultam da dificuldade em conseguir equilibrar as cargas térmicas de aquecimento e arrefecimento, pois estas podem evoluir de formas distintas e são influenciadas pelas condições exteriores, ocupação, tipo de equipamentos, entre outros fatores [10].
Uma das considerações mais importantes a ser feita aquando da elaboração de um projeto para a instalação de um sistema AVAC é a prevenção de contaminações, microbiana ou de qualquer outra fonte. Parâmetros relacionados com este tipo de sistemas, tais como a temperatura, humidade, diferenciais de pressão e renovação e limpeza do ar devem ser adequadamente projetados, controlados e monitorizados, pois podem afetar a qualidade dos produtos durante as etapas de produção e/ou armazenamento [9].
A maioria dos países possuem regras claras sobre as condições em que os sistemas de AVAC devem ser projetados, instalados, mantidos e operados, bem como quais profissionais estão habilitados para essas atividades. As normas técnicas internacionais sobre sistemas de AVAC são muito frequentemente oriundas da American Society of Heating, Refrigerating and Air-conditioning Engineers, Inc. (ASHRAE), ou das normas europeias EN [9].
12 Os sistemas de AVAC poderão ter um elevado peso nos custos energéticos das empresas, responsável tipicamente entre 30 a 40% do consumo elétrico dos edifícios de comércios e serviços. O nível de consumo dos sistemas AVAC depende essencialmente de 4 fatores:
• Características do edifício (p.e. orientação; isolamento), que influenciam como as condições ambientais afetam o ambiente interior.
• Nível das condições do ar interior necessárias, pois quanto maiores exigências maiores os consumos de energia.
• Calor gerado internamente, por exemplo pelas pessoas, iluminação e equipamentos.
• Desenho, eficiência, operação e manutenção do sistema AVAC, pois afeta a energia necessária para alcançar as condições desejadas [11].
As três funções distintas do sistema AVAC são baseadas em conceitos estudados nas áreas da Termodinâmica, da Mecânica dos Fluídos e da Transferência de Calor:
Aquecimento: é definido como uma transferência de energia, em virtude de uma diferença de temperatura no seio de um sistema.
Ventilação: está associada à circulação de ar, que é fundamental para renovar o oxigénio num espaço e retirar o ar viciado, humidade, fumos, odores e bactérias desse mesmo espaço. Pode-se falar de muitos tipos de ventilação, mas de uma forma genérica funcionam todos de uma forma muito semelhante, ou seja, a ventilação é responsável pelas trocas de ar com o exterior e pela circulação do ar no interior das instalações.
Ar Condicionado: permite regular a qualidade de ar interior, recorrendo aos princípios de controlo de temperatura, humidificação e movimentação do ar, que permite aos aparelhos de ar condicionado desempenhar funções de aquecimento, arrefecimento, filtragem e recirculação do ar [12].
1.6.1. Funcionamento
Num sistema AVAC centralizado, que consiste num sistema de ar condicionado em que o equipamento necessário para a produção de arrefecimento ou de aquecimento esteja concentrado numa instalação e num local distinto dos espaços a climatizar, o ar do exterior entra para o sistema através de pré-filtros ou filtros de baixa eficiência para remover as partículas de maior dimensão. Passa ao sistema de distribuição para ser condicionado para a temperatura e humidade apropriada, e depois passa por filtros de maior eficiência para remover partículas de menor dimensão e muitos microrganismos, seguindo através de condutas para ser distribuído por cada zona do edifício [8,13].
13 Após ser distribuído por cada zona, e depois de utilizado, entra no sistema de exaustão por onde é devolvido à unidade de tratamento do ar (UTA) do sistema AVAC. Parte desse ar contaminado sai para o exterior; outra parte é misturada com a entrada de ar novo do exterior filtrado e volta a circular no sistema. O ar de zonas sanitárias e outras áreas sujas ou passíveis de contaminação, depois de esterilizado (por exemplo por intermédio de luz ultravioleta – em bancos de lâmpadas) é removido diretamente para o exterior através de um sistema de exaustão separado. Em sistemas de AVAC de locais biologicamente poluídos como os hospitais todo o ar extraído é lançado no exterior (depois de esterilizado) e todo o ar insuflado é novo [13].
A captação do ar atmosférico deve ser feita em local distante de quaisquer tipos de fontes de contaminação ou calor, tais como ruas sem calçamento, torres de resfriamento de água, chaminés, escapes de motores de combustão e de pontos de descarte de ar contaminado proveniente de outras áreas produtivas ou laboratórios. O descuido com esse requisito gera problemas com a qualidade do ar tratado, danos no sistema de tratamento de ar (principalmente nos elementos filtrantes) e possível aumento no consumo de energia. A entrada do duto de captação de ar deve ser projetada de forma a prevenir, por meio de barreiras físicas, o ingresso de insetos e partículas de grandes dimensões no sistema. Desta forma, durante a conceção do projeto de uma planta produtiva devem ser consideradas as posições da tomada de ar fresco que irão abastecer o sistema de tratamento de ar [9].
1.6.2. Equipamentos Constituintes Um sistema AVAC (básico) é composto por:
Entrada de ar proveniente do exterior;
Filtros;
Mecanismos modificadores de humidade;
Equipamento de aquecimento e refrigeração;
Ventiladores;
Condutas;
Sistemas de exaustão;
Registos (comportas);
Difusores para a distribuição do ar [8].
Os sistemas AVAC podem variar significativamente de dimensão e apresentar diferentes funções, equipamentos e formas de funcionamento. No entanto, a maioria dos sistemas apresentam os componentes representados na Figura 6.
14 Genericamente, os equipamentos AVAC dividem-se nos seguintes sistemas:
Sistemas Primários que são equipamentos geradores de calor e frio que, por sua vez, através de bombas e ventiladores, alimentam um subsistema ou sistema secundário. Como sistemas primários podem referir-se:
• Chiller – Equipamento produtor de frio;
• Bomba de Calor – Equipamento produtor de calor ou frio;
• Caldeira – Equipamento produtor de calor;
• Depósitos de Inércia – Equipamento conservador de calor ou frio;
• Torres de arrefecimento.
Sistemas Secundários, também chamados sistemas de distribuição ou captação de energia, englobam quer as unidades terminais, como por exemplo, ventiloconvectores e splits,
Figura 6 - Esquema representativo de um sistema AVAC [9]
15 quer as Unidades de Tratamento de Ar (UTA’s) e as Unidades de Tratamento de Ar Novo (UTAN’s), que são equipamentos de tratamento de ar novo destinados primordialmente a fazer a movimentação e tratamento térmico e higrométrico nas instalações de aquecimento, arrefecimento, ventilação e ar condicionado, de acordo com parâmetros de conforto pré- definidos [14].
De seguida encontram-se mencionados alguns dos equipamentos mais comuns de um sistema AVAC, juntamente como uma breve descrição da funcionalidade dos mesmos:
Chiller: é um equipamento que produz água refrigerada para ser utilizada na UTA/UTAN.
Caldeira: produz água quente para o processo de climatização de um espaço.
Unidades de Tratamento de Ar (UTA): é responsável pela insuflação de ar filtrado para o interior ou espaço a climatizar. Na sua composição estão presentes as baterias de aquecimento e arrefecimento que recebem o fluido proveniente do chiller e os ventiladores que forçam a circulação do ar para essas baterias climatizando o mesmo.
Ventiladores: são um dos principais responsáveis por manter uma qualidade de ar interior aceitável. A sua função é de insuflar ou extrair ar de um determinado espaço e a sua montagem pode ser no interior ou no exterior, conforme a indicação do projeto.
Ventiloconvectores: são equipamentos constituídos por uma bateria e um ventilador, que permitem climatizar um espaço através da recirculação forçada de ar no interior das suas baterias (de aquecimento e/ou arrefecimento), que são alimentados por água refrigerada ou aquecida proveniente do chiller e da caldeira [15].
1.7. Consumo Específico
O Decreto-Lei nº 71/2008, de 15 de Abril de 2008, regula o novo Sistema de Gestão dos Consumos Intensivos de Energia (SGCIE) e tem como objetivo promover a eficiência energética e monitorizar os consumos energéticos das instalações consumidoras intensivas de energia (CIE). Para o efeito, prevê que as instalações CIE realizem, periodicamente, auditorias energéticas que incidam sobre as condições de utilização de energia e promovam o aumento da eficiência energética, incluindo a utilização de fontes de energia renováveis.
Prevê, ainda, a elaboração e a respetiva execução de Planos de Racionalização dos Consumos de Energia (PREn), estabelecendo Acordos de Racionalização (ARCE) desses consumos com a Direcção-Geral de Energia e Geologia (DGEG) que, contemplem objetivos mínimos de eficiência energética, associando ao seu cumprimento na obtenção de incentivos pelos operadores (entidades que exploram as instalações CIE) [16].
O SGCIE aplica-se às instalações consumidoras intensivas de energia com consumo anual igual ou superior a 500 tep (tonelada equivalente de petróleo) [16].
16 O SGCIE divide as instalações CIE em dois escalões:
Instalações CIE com um consumo anual igual ou superior a 500 tep e inferior a 1000 tep: estas instalações estão obrigadas à realização de auditorias energéticas de 8 em 8 anos e têm como meta a redução de 4% de Intensidade Energética (IE) e Consumo Específico de Energia (CEE) e a manutenção da Intensidade Carbónica (IC).
Instalações CIE com um consumo anual igual ou superior a 1000 tep: estas instalações estão obrigadas à realização de auditorias energéticas de 6 em 6 anos e têm como meta a redução de 6% de Intensidade Energética (IE) e Consumo Específico de Energia (CEE) e a manutenção da Intensidade Carbónica (IC) [16].
O não cumprimento das metas ou a não implementação das medidas definidas no ARCE, e nos casos em que no ano seguinte ao relatório final de execução o operador não recupere os desvios, implica:
a) Quando o desvio a apurar no final do período de vigência do ARCE for igual ou superior a 25 %, o pagamento pelo operador do montante de € 50 por tep/ano não evitado, o qual é agravado em 100 % em caso de reincidência.
b) Quando o desvio a apurar no final do período de vigência do ARCE for igual ou superior a 50 %, para além do pagamento previsto na alínea anterior, o pagamento do valor recebido em virtude da concessão dos apoios previstos, e do valor proporcional correspondente aos benefícios decorrentes do facto da instalação se encontrar abrangida pelo ARCE [17].
A Cerealis Produtos Alimentares, S.A. – Centro de Produção da Maia é uma instalação CIE com consumo superior a 1000 tep/ano, sendo que em 2014 obteve um consumo total de energia de 7378 tep, dos quais 2120 tep foram consumidos pelo fabrico Massas 1. Neste momento, a empresa encontra-se no 5º ano de implementação do ARCE, a vigorar de 2011 a 2016.
O principal objetivo deste trabalho foi a determinação do impacto do funcionamento do novo sistema AVAC no CEE na fábrica Massas 1, não tendo sido analisados os parâmetros IE e IC.
O CEE relaciona o valor da produção e o respetivo consumo total de energia, segundo a expressão:
𝐶𝐸𝐸 = 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑑𝑒 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 (𝑘𝑔𝑒𝑝)
𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢çã𝑜 (𝑡𝑜𝑛) (𝑒𝑞. 1)
17 Na Tabela 1 encontra-se um quadro resumo das metas e objetivos respeitantes ao Consumo Específico de Energia da fábrica Massas 1, que constam do 2º Relatório de Execução e Progresso do ARCE respeitante ao ano de 2014, elaborado pela empresa A.Ramalhão. De salientar que a meta a atingir em 2016 foi assumida aquando da aprovação do PREn (ARCE), ou seja, não coincide com os 6% impostos pelo SGCIE.
Tabela 1 - Metas e objetivo de CEE para a fábrica Massas 1
Ano CEE (kgep/ton) Desvio Objetivo (%) Desvio Meta (%)
2010 Referência 77,76 - 6,0
2011 Objetivo 77,68 - -
Real 79,11 1,8 8,2
2012 Objetivo 72,72 - -
Real 82,22 13,1 12,5
2013 Objetivo 72,09 - -
Real 82,50 14,4 12,9
2014 Objetivo 72,09 - -
Real 83,14 15,3 13,8
2015 Objetivo 72,09 - -
Real - - -
2016 Objetivo 72,09 - -
Meta 73,09 - -
Pela Tabela 1 verifica-se que até ao ano de 2014 os valores de CEE da fábrica Massas 1 encontram-se bastante aquém do pretendido, constatando-se até um agravamento de ano para ano.
18
1.8. Projeto do novo sistema AVAC
O desmantelamento do antigo sistema AVAC e o projeto e instalação do novo sistema AVAC foi realizado pela empresa Politérmica. De seguida irão ser apresentados alguns dos principais fundamentos que tiveram na base do projeto do novo sistema AVAC e que fazem parte do relatório elaborado pela referida empresa.
No projeto base do sistema AVAC definiu-se uma solução capaz de dotar o espaço em causa com os equipamentos mecânicos necessários para o funcionamento adequado dentro das regras técnicas indicadas para este tipo de instalações, da legislação em vigor e, particularmente, dentro daqueles que são os requisitos do processo de produção. O novo sistema AVAC tem como objetivo assegurar que as condições de temperatura e de humidade do ar se mantêm na gama requerida pelo processo produtivo e que o espaço se mantém em sobrepressão, por questões higiénicas.
É importante referir que a elaboração do projeto, e respetivos cálculos, foram baseados nos regulamentos e regras técnicas em vigor aplicáveis, nomeadamente: 2005 ASHRAE Handbook Fundamentals e 2007 ASHRAE Handbook Applications.
O dimensionamento do sistema previsto no âmbito deste projeto teve por base as seguintes condições ambiente interiores, impostas pela Cerealis:
temperatura: 25 a 29 °C;
humidade relativa: 60 a 85 %.
1.8.1. Caracterização das condições climatéricas
Primeiramente analisou-se os dados climáticos para a cidade da Maia, onde se localiza a fábrica, através do programa Solterm (Figura 7).
Figura 7 - Valores máximos e mínimos de temperatura e humidade ocorridos em cada mês
19 Para efeitos de cálculo da capacidade de remoção de carga térmica do sistema, adotaram-se as condições exteriores que resultam numa temperatura de bolbo húmido máxima para 99% de probabilidade de ocorrência na Maia. Na Figura 8 encontra-se um quadro com o número de horas com temperaturas superiores às temperaturas de bolbo húmido (Twb) indicadas, determinadas pela empresa Politérmica.
Assim, para as 8760 horas anuais, determinou-se que em 99% das horas existe uma temperatura de bolbo húmido inferior a 20,6 °C. A empresa escolheu a temperatura correspondente à humidade absoluta máxima (Figura 7), o que corresponde às seguintes condições:
temperatura: 25,6ºC
humidade relativa: 64%
humidade absoluta: 13,18 g água/kg ar seco
As condições exteriores usadas para o cálculo das necessidades de energia térmica da bateria de pré-aquecimento e dos caudais de água do arrefecedor adiabático foram as seguintes (valores de temperatura e humidade assinalados na Figura 7):
para temperatura máxima: 30,1ºC e 50%;
para humidade absoluta máxima: 25,6ºC e 80%;
para temperatura e humidade absoluta mínimas: 1,9ºC e 82%;
Figura 8 - Número de horas com temperaturas superiores às temperaturas de bolbo húmido (Twb)
20 Na Figura 9 encontra-se a representação das condições exteriores na Maia e das condições interiores pretendidas (25 ºC a 29 ºC, 60 % a 85 % humidade relativa), numa carta psicométrica.
1.8.2. Características térmicas da envolvente
Na Tabela 2 encontram-se representados os valores de potência dissipada para a nave para efeitos do cálculo dos ganhos internos, tendo-se obtido um total de aproximadamente 440 kW. De referir que consideraram-se os ganhos internos devidos à ocupação desprezáveis.
Tabela 2 – Valores de potência térmica dissipada na nave de produção
Potência térmica dissipada (kW)
Motores elétricos dos equipamentos de produção 37,5
Paredes das linhas de produção 101,9
Redes de distribuição de água aquecida 209,7
Chaminés de extração de ar 11,0
Iluminação 16,3
Paredes e cobertura da nave 62,2
TOTAL 438,6
Figura 9 - Condições exteriores versus condições interiores
21 1.8.3. Definição do caudal de ar a insuflar
Após verificadas as necessidades de potência térmica de arrefecimento do espaço (440kW) e analisadas também as condicionantes que podiam existir no projeto, como a temperatura mínima de insuflação, por questões de conforto, de 18ºC e o atingir do ponto de condensação/orvalho avançou-se para a determinação do caudal de ar a insuflar.
Tendo em conta o valor da carga térmica a remover do espaço, cerca de 440kW, e para um ∆T = 11 °C (diferencial de temperatura tomando por base as temperaturas máxima interior e mínima de insuflação, 29 °C e 18ºC, respetivamente), seria necessário insuflar um caudal de 125 000 m³/h.
Verificadas também quais as condições de temperatura de bolbo húmido que correspondem a 99% de probabilidade de ocorrência, ou seja uma temperatura de 25,6 °C e uma humidade relativa de 64 %, é possível atingir os 21,1 °C de temperatura e uma humidade relativa de 92,8 % (∆T = 7.9 °C), sendo que este processo define a maior capacidade de arrefecimento/humidificação para o sistema em estudo.
Face às limitações do sistema e ao espaço disponível para atravessamento de condutas de distribuição de ar, estabeleceu-se um caudal de 225 000 m³/h (3 unidades de tratamento de ar com 75 000 m³/h cada uma), que se traduz, para as temperaturas de projeto (99 % de probabilidade de ocorrência) a que corresponde um ∆T de 7,9ºC na insuflação (de acordo com as condições anteriores), na capacidade de remoção de 575 kW de carga térmica do espaço.
De qualquer forma, para condições de projeto (99% de probabilidade de ocorrência) existe um ligeiro sobredimensionamento que é desejável como reserva para responder a alterações que são sempre expectáveis em espaços deste tipo, e que resultam em aumentos de carga térmica do espaço, seja, por exemplo, pela introdução de novas linhas de produção (existe a intenção de acrescentar uma sétima linha de produção), seja pela alteração das já existentes. Assim, o caudal é definido com base nas condições interiores requeridas, nas cargas térmicas a remover, no tipo de sistema adotado e nas suas limitações, bem como na taxa de renovação daí resultante.
1.8.4. Definição do caudal mínimo de ar novo do sistema
O caudal mínimo de ar novo do sistema foi definido de modo a compensar:
o caudal de ar das extrações específicas das linhas de produção: 48 000 m³/h;
o caudal de fugas pela envolvente: ≈ 10 000 m³/h;
o caudal correspondente à margem de segurança: 9 500 m³/h.
22 Assim, o caudal mínimo de ar novo, em situação de aquecimento, é o caudal necessário para compensar os caudais definidos acima, ou seja 67 500 m³/h (aproximadamente, 30 % do caudal de ar total).
Na Figura 10 encontra-se a planta do fabrico Massas 1 com o projeto do novo sistema AVAC, sendo que nela apenas é visível uma das três UTAS que constituem o sistema.
Legenda:
Condutas de ar novo Condutas de rejeição
Condutas de insuflação em chapa
Condutas de insuflação em material têxtil Condutas de retorno
Figura 10 – Planta da fábrica Massas 1 com o novo sistema AVAC implementado
23 Na Figura 11 encontra-se um esquema representativo de uma UTA que constitui o novo sistema AVAC.
Legenda:
1. Registo motorizado 2. Filtro Plano
3. Ventilador de extração
4. Módulo de mistura com registos motorizados 5. Bateria de aquecimento
6. Módulo de arrefecimento evaporativo 7. Separador de gotas
8. Ventilador de insuflação 9. Filtro de saco
ST – Sonda de Temperatura SH – Sonda de Humidade
PD – Pressostatos Diferenciais de Pressão M - Motor
Figura 11 - Esquema representativo de uma UTA do novo sistema AVAC
